太陽(yáng)系的形成與地球的誕生恒星的一生傅耀方學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1太陽(yáng)系的形成與地球的誕生恒星太陽(yáng)系的形成與地球的誕生恒星(hngxng)的一生傅耀方的一生傅耀方第一頁(yè)，共28頁(yè)。為什么我們(w men)每次看到的太陽(yáng)總是 東升西落 呢？人們選地球?yàn)閰⒄瘴飼r(shí)，地球是靜止的，太陽(yáng)是運(yùn)動(dòng)的。當(dāng)?shù)厍蛞砸欢ǖ乃俣壤@地軸自西向東運(yùn)動(dòng)，相對(duì)(xingdu)于地球，太陽(yáng)則是自東向西運(yùn)動(dòng)，所以人們以為太陽(yáng)東升西落。第1頁(yè)/共28頁(yè)第二頁(yè)，共28頁(yè)。托勒密的宇宙托勒密的宇宙(yzhu)體系體系 地心說(shuō)地心說(shuō)地球是宇宙的中心，太陽(yáng)和其他(qt)天體都是繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)的。一、從地心說(shuō)到日心說(shuō)第2頁(yè)/共28頁(yè)第三頁(yè)，共28頁(yè)。哥白尼的宇宙哥白尼的宇宙(yzhu)體系體系 日心說(shuō)

2、日心說(shuō)太陽(yáng)(tiyng)是宇宙的中心，地球和行星都是繞太陽(yáng)(tiyng)轉(zhuǎn)動(dòng)的。第3頁(yè)/共28頁(yè)第四頁(yè)，共28頁(yè)。 創(chuàng)立者創(chuàng)立者創(chuàng)立時(shí)間創(chuàng)立時(shí)間宇宙的中心宇宙的中心地心說(shuō)地心說(shuō)日心說(shuō)日心說(shuō)一、從地心說(shuō)到日心說(shuō)“日心說(shuō)日心說(shuō)”的提出的提出(t ch)有何意義呢有何意義呢？“日心說(shuō)日心說(shuō)”推翻了長(zhǎng)期推翻了長(zhǎng)期(chngq)居于統(tǒng)治地位居于統(tǒng)治地位的的“地心說(shuō)地心說(shuō)”，并科學(xué)的闡明了天體運(yùn)行的現(xiàn)，并科學(xué)的闡明了天體運(yùn)行的現(xiàn)象，為認(rèn)識(shí)太陽(yáng)系，進(jìn)而認(rèn)識(shí)地球的起源奠定象，為認(rèn)識(shí)太陽(yáng)系，進(jìn)而認(rèn)識(shí)地球的起源奠定了基礎(chǔ)。了基礎(chǔ)。但是，為了捍衛(wèi)這個(gè)學(xué)說(shuō)不少仁人志士都付出但是，為了捍衛(wèi)這個(gè)學(xué)說(shuō)不少仁人志士都付出了鮮

3、血甚至是生命。了鮮血甚至是生命。為了宣揚(yáng)為了宣揚(yáng)(xunyng)日心說(shuō)布魯諾被叛成異教日心說(shuō)布魯諾被叛成異教徒而火刑徒而火刑托勒密托勒密公元公元2世紀(jì)世紀(jì)地球地球哥白尼哥白尼16世紀(jì)世紀(jì)太陽(yáng)太陽(yáng)太陽(yáng)系究竟如何形成？太陽(yáng)系究竟如何形成？第4頁(yè)/共28頁(yè)第五頁(yè)，共28頁(yè)。討論：八大行星繞日運(yùn)行(ynxng)的特點(diǎn)第5頁(yè)/共28頁(yè)第六頁(yè)，共28頁(yè)。二、太陽(yáng)系的形成(xngchng)與地球的起源1.1.同向性同向性公轉(zhuǎn)方向與自轉(zhuǎn)方向相同公轉(zhuǎn)方向與自轉(zhuǎn)方向相同(xin tn)(xin tn)2.2.共面性共面性公轉(zhuǎn)軌道平面大多接近于公轉(zhuǎn)軌道平面大多接近于 同一平面同一平面3.3.近圓性近圓性公轉(zhuǎn)軌道的接

4、近于圓公轉(zhuǎn)軌道的接近于圓八大行星繞日運(yùn)行(ynxng)的特點(diǎn)：你能猜測(cè)太陽(yáng)系是如何形成的么？同一片星云同一片星云? ?第6頁(yè)/共28頁(yè)第七頁(yè)，共28頁(yè)。星云星云(xngyn)：是由氣體和塵：是由氣體和塵埃物質(zhì)組埃物質(zhì)組 成的巨大云霧狀天體，成的巨大云霧狀天體， 直徑大多十幾光年。直徑大多十幾光年。推斷推斷(tudun)理理由：由：星云云盤(pán)的旋轉(zhuǎn)星云云盤(pán)的旋轉(zhuǎn)(xunzhun)盤(pán)相同盤(pán)相同同向性同向性共面性共面性星云云盤(pán)是星云云盤(pán)是扁平的扁平的第7頁(yè)/共28頁(yè)第八頁(yè)，共28頁(yè)。太陽(yáng)系和太陽(yáng)系的行星形成于同一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)的星太陽(yáng)系和太陽(yáng)系的行星形成于同一個(gè)旋轉(zhuǎn)盤(pán)的星云云盤(pán)云云盤(pán)(yn pn)，太陽(yáng)的自

5、轉(zhuǎn)方向和太陽(yáng)系的，太陽(yáng)的自轉(zhuǎn)方向和太陽(yáng)系的行星的公轉(zhuǎn)方向才會(huì)一致（同向性）；形成太陽(yáng)行星的公轉(zhuǎn)方向才會(huì)一致（同向性）；形成太陽(yáng)系的行星物質(zhì)來(lái)源于同一個(gè)扁平的星云云盤(pán)系的行星物質(zhì)來(lái)源于同一個(gè)扁平的星云云盤(pán)(yn pn)，才導(dǎo)致太陽(yáng)系的行星的公轉(zhuǎn)軌道幾，才導(dǎo)致太陽(yáng)系的行星的公轉(zhuǎn)軌道幾乎位于同一平面（共面性）。乎位于同一平面（共面性）。第8頁(yè)/共28頁(yè)第九頁(yè)，共28頁(yè)。演化過(guò)程： 1.星云的塵埃和氣體物質(zhì)形成一個(gè)旋轉(zhuǎn) 的圓盤(pán)； 2.圓盤(pán)中心的氣體坍塌收縮成太陽(yáng)(tiyng)； 3.剩余的星云物質(zhì)進(jìn)一步收縮演化成地 球等行星?！翱档驴档?kn d)(kn d)拉普拉斯星云說(shuō)拉普拉斯星云說(shuō)”太陽(yáng)系是由一

6、塊星云(xngyn)收縮形成的，先形成的是太陽(yáng)，然后，剩余的星云(xngyn)物質(zhì)進(jìn)一步收縮演化，形成地球等行星。第9頁(yè)/共28頁(yè)第十頁(yè)，共28頁(yè)。第10頁(yè)/共28頁(yè)第十一頁(yè)，共28頁(yè)。太陽(yáng)系形成的其他太陽(yáng)系形成的其他(qt)假說(shuō)假說(shuō)“災(zāi)變說(shuō)災(zāi)變說(shuō)”：認(rèn)為地球等行星是因：認(rèn)為地球等行星是因?yàn)槟撤N偶然的巨變?yōu)槟撤N偶然的巨變(jbin)而從太而從太陽(yáng)中分離出來(lái)的。陽(yáng)中分離出來(lái)的?！霸庥稣f(shuō)遭遇說(shuō)”：其他天體經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附：其他天體經(jīng)過(guò)太陽(yáng)附近，吸引出太陽(yáng)內(nèi)部物質(zhì)形成行星近，吸引出太陽(yáng)內(nèi)部物質(zhì)形成行星。第11頁(yè)/共28頁(yè)第十二頁(yè)，共28頁(yè)。恒星(hngxng)的一生第12頁(yè)/共28頁(yè)第十三頁(yè)，共28頁(yè)。為

7、什么科學(xué)家會(huì)產(chǎn)生為什么科學(xué)家會(huì)產(chǎn)生(chnshng)這樣的預(yù)言這樣的預(yù)言？思考思考(sko)：上個(gè)世紀(jì)初，科學(xué)家就預(yù)言太陽(yáng)和太陽(yáng)系最終將走向“死亡”，恒星是有生命的?，F(xiàn)在的很多天文觀(guān)測(cè)和發(fā)現(xiàn)逐步證實(shí)和完善了恒星的演化理論。第13頁(yè)/共28頁(yè)第十四頁(yè)，共28頁(yè)。比一比：看誰(shuí)認(rèn)識(shí)(rn shi)的多主序星主序星紅巨星紅巨星白矮星白矮星中子星中子星超新星超新星黑洞黑洞(hidng)第14頁(yè)/共28頁(yè)第十五頁(yè)，共28頁(yè)。星云在引力作用下收縮而漸漸形成星云在引力作用下收縮而漸漸形成恒星。引力收縮使恒星中心溫度升恒星。引力收縮使恒星中心溫度升高，至高，至700700萬(wàn)攝氏度的時(shí)候開(kāi)始出萬(wàn)攝氏度的時(shí)候開(kāi)始出

8、現(xiàn)輕核聚變，引力和核反應(yīng)產(chǎn)生的現(xiàn)輕核聚變，引力和核反應(yīng)產(chǎn)生的壓力平衡，恒星變不再收縮，形成壓力平衡，恒星變不再收縮，形成一顆非常穩(wěn)定的恒星，我們稱(chēng)之為一顆非常穩(wěn)定的恒星，我們稱(chēng)之為主序星。主序星。主序階段是恒星的青壯年期，恒星主序階段是恒星的青壯年期，恒星在這一階段停留在這一階段停留(tngli)(tngli)的時(shí)間的時(shí)間占整個(gè)壽命的占整個(gè)壽命的90%90%以上。以上。主序星太陽(yáng)(tiyng)就是一顆主序星！第15頁(yè)/共28頁(yè)第十六頁(yè)，共28頁(yè)。紅巨星恒星恒星(hngxng)(hngxng)在發(fā)光幾億到幾十年后，中心在發(fā)光幾億到幾十年后，中心內(nèi)部的氫含量將消耗殆盡，由于熱核反應(yīng)的能內(nèi)部的氫含量

9、將消耗殆盡，由于熱核反應(yīng)的能量供應(yīng)不足，恒星量供應(yīng)不足，恒星(hngxng)(hngxng)整體開(kāi)始收縮，整體開(kāi)始收縮，收縮使溫度增高，緊貼在核心外面的薄層開(kāi)始收縮使溫度增高，緊貼在核心外面的薄層開(kāi)始?xì)渚圩優(yōu)楹さ臒岷朔磻?yīng)，這時(shí)外層溫度增高，氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻?yīng)，這時(shí)外層溫度增高，體積逐漸變大。膨脹時(shí)，恒星體積逐漸變大。膨脹時(shí)，恒星(hngxng)(hngxng)的最的最外層變冷，并發(fā)出紅光，最后生成外層變冷，并發(fā)出紅光，最后生成“紅巨星紅巨星”。不過(guò)，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體。不過(guò)，雖然溫度降低了一些，可紅巨星的體積是如此之大，它的光度也變得很大，極為明積是如此之大，它的光度也變得很大

10、，極為明亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星亮。肉眼看到的最亮的星中，許多都是紅巨星。紅巨星的體積很大紅巨星的體積很大，它的半徑，它的半徑(bnjng)(bnjng)一般比一般比太陽(yáng)大太陽(yáng)大100100倍。倍。第16頁(yè)/共28頁(yè)第十七頁(yè)，共28頁(yè)。恒星在核能耗盡后，如它的質(zhì)量小恒星在核能耗盡后，如它的質(zhì)量小于個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量就將成為白矮星。沒(méi)于個(gè)太陽(yáng)質(zhì)量就將成為白矮星。沒(méi)有有(mi yu)核能后，它靠引力收縮核能后，它靠引力收縮供能，等收縮到原半徑的幾十分之供能，等收縮到原半徑的幾十分之一到百分之一后，恒星就變成了一一到百分之一后，恒星就變成了一個(gè)體積很小、亮度很低、但質(zhì)量大個(gè)體積很小、亮度很低

11、、但質(zhì)量大、中心密度很高，僅靠剩余熱量發(fā)、中心密度很高，僅靠剩余熱量發(fā)光的白色天體。隨著它的余熱逐漸光的白色天體。隨著它的余熱逐漸消失。表面溫度逐漸降低，慢慢成消失。表面溫度逐漸降低，慢慢成為黑矮星。為黑矮星。白矮星白矮星的密度在1000萬(wàn)噸/立方米左右。白 矮星是一顆已死亡的恒星(hngxng)，中心的熱核反 應(yīng)已停止 。 第17頁(yè)/共28頁(yè)第十八頁(yè)，共28頁(yè)。123456主序星主序星1紅巨星紅巨星2、3、4行星狀星云行星狀星云5白矮星白矮星6第18頁(yè)/共28頁(yè)第十九頁(yè)，共28頁(yè)。星云星云(xngyn)太陽(yáng)太陽(yáng)50億年億年. 紅巨星紅巨星50億年億年.白矮星10億億年年暗矮星暗矮星漫長(zhǎng)漫長(zhǎng).

12、第19頁(yè)/共28頁(yè)第二十頁(yè)，共28頁(yè)。大恒星大恒星(hngxng)(hngxng)的一生的一生第20頁(yè)/共28頁(yè)第二十一頁(yè)，共28頁(yè)。如果恒星的質(zhì)量是如果恒星的質(zhì)量是1.442倍太陽(yáng)的倍太陽(yáng)的質(zhì)量，它進(jìn)入晚年后體積會(huì)急劇變質(zhì)量，它進(jìn)入晚年后體積會(huì)急劇變大，形成超紅巨星。大，形成超紅巨星。超紅巨星隨后爆發(fā)成超新星。超新超紅巨星隨后爆發(fā)成超新星。超新星爆發(fā)的強(qiáng)大沖擊波會(huì)是星際星爆發(fā)的強(qiáng)大沖擊波會(huì)是星際(xngj)云局部密度變大，引發(fā)星系云局部密度變大，引發(fā)星系云局部引力收縮。所以超云局部引力收縮。所以超 新星爆發(fā)新星爆發(fā)是導(dǎo)致一部分恒星誕生的直接動(dòng)力是導(dǎo)致一部分恒星誕生的直接動(dòng)力。所以超新星爆發(fā)是

13、宇宙中生命的。所以超新星爆發(fā)是宇宙中生命的搖籃。搖籃。超新星第21頁(yè)/共28頁(yè)第二十二頁(yè)，共28頁(yè)。恒星在核能耗盡之后，如果恒星在核能耗盡之后，如果它的質(zhì)量在它的質(zhì)量在1.442太陽(yáng)質(zhì)量太陽(yáng)質(zhì)量之間就會(huì)成為中子星。中子之間就會(huì)成為中子星。中子星是由一種叫做中子的基本星是由一種叫做中子的基本粒子組成的超密度恒星。它粒子組成的超密度恒星。它的直徑的直徑(zhjng)只有只有10千米左千米左右，其密度特別大，右，其密度特別大，1立方立方厘米可達(dá)厘米可達(dá)1億噸以上，自轉(zhuǎn)億噸以上，自轉(zhuǎn)特別快。特別快。中子星宇宙宇宙(yzhu)中的燈塔中的燈塔第22頁(yè)/共28頁(yè)第二十三頁(yè)，共28頁(yè)。黑洞(hidng)質(zhì)量

14、比太陽(yáng)大質(zhì)量比太陽(yáng)大2 2倍以上的恒星，超倍以上的恒星，超新星爆炸后會(huì)形成新星爆炸后會(huì)形成“黑洞黑洞”。黑。黑洞會(huì)把附近所有的物質(zhì)都吸進(jìn)去洞會(huì)把附近所有的物質(zhì)都吸進(jìn)去，就連光線(xiàn)也會(huì)被吞沒(méi)，所以我，就連光線(xiàn)也會(huì)被吞沒(méi)，所以我們是看不見(jiàn)黑洞的。們是看不見(jiàn)黑洞的。但是如果黑洞附近有另外一顆恒但是如果黑洞附近有另外一顆恒星，我們可以從這顆鄰近星，我們可以從這顆鄰近(ln (ln jn)jn)恒星的物質(zhì)被吸入黑洞時(shí)的恒星的物質(zhì)被吸入黑洞時(shí)的情形，證明黑洞的存在。情形，證明黑洞的存在。 黑洞也是一種黑洞也是一種(y zhn)天體天體第23頁(yè)/共28頁(yè)第二十四頁(yè)，共28頁(yè)。大質(zhì)量恒星大質(zhì)量恒星(hngxng

15、)的演化的演化大質(zhì)量大質(zhì)量恒星恒星超紅巨星超紅巨星A超新星超新星B中子星中子星黑洞黑洞C1C2AC2C1B說(shuō)一說(shuō)大恒星衰老和消亡的過(guò)程和太陽(yáng)有什么說(shuō)一說(shuō)大恒星衰老和消亡的過(guò)程和太陽(yáng)有什么(shn me)不同。不同。第24頁(yè)/共28頁(yè)第二十五頁(yè)，共28頁(yè)。 決定恒星壽命決定恒星壽命(shumng)的因素只有一個(gè)的因素只有一個(gè)質(zhì)量！質(zhì)量！ 質(zhì)量愈大，壽命質(zhì)量愈大，壽命(shumng)愈短！愈短！ 太陽(yáng)可活一百億年，而天狼星的壽命太陽(yáng)可活一百億年，而天狼星的壽命(shumng)卻只有幾百萬(wàn)年。按比例來(lái)看卻只有幾百萬(wàn)年。按比例來(lái)看，如果太陽(yáng)可活七十歲，天狼星只能活三，如果太陽(yáng)可活七十歲，天狼星只能活三天！天！恒星恒星(hngxng)的的壽命壽命1515倍太陽(yáng)倍太陽(yáng)(tiyng)(tiyng)質(zhì)質(zhì)量量 1 1千萬(wàn)年千萬(wàn)年1 1倍太陽(yáng)倍太陽(yáng)(tiyng)(tiyng)質(zhì)量質(zhì)量 1 1百億年百億年倍太陽(yáng)倍太陽(yáng)(tiyng)(tiyng)質(zhì)量質(zhì)量 1 1萬(wàn)億年萬(wàn)億年恒星的壽恒星的壽命命第2